Kamertemperatuur supergeleiding

[vanderzapig]

Koreaanse wetenschappers beweren een materiaal te hebben gemaakt (LK-99) dat een supergeleider is op kamertemperatuur en op een druk van 1 atmosfeer.

https://arxiv.org/abs/2307.12008

https://arxiv.org/abs/2307.12037

Room-temperature superconductor 'breakthrough' met with scepticism

INDIEN hun resultaten kunnen gerepliceerd worden, is dit een monumentale doorbraak. Hier een overzicht van de implicaties:

https://twitter.com/alexkaplan0/stat...44616528453633

Today might have seen the biggest physics discovery of my lifetime. I don't think people fully grasp the implications of an ambient temperature / pressure superconductor. Here's how it could totally change our lives.

1. 100 billion kWh of electricity are wasted on transmission losses each year in the US alone. That's equivalent to 3 of our largest nuclear reactors running 24/7. Superconductivity enables lossless electricity transmission at high voltages and currents.

2. According to the authors, the LK-99 material can be prepared in about 34 hrs with extremely basic lab equipment (a mortar & pestle, basic vacuum, and furnace). These results could replicate within days-weeks.



3. Nuclear fusion reactors rely on superconductors for plasma confinement. Modern designs use RBCO/YBCO superconductors cooled with LN2 or Liquid He, creating a huge temperature gradient and challenging operation. Ambient superconductors enable a whole host of new reactor designs

4. Quantum computers use superconductors to preserve coherence in qubits. Small changes in temperature and pressure can cause the entire QC to fail during operation. Imagine a room temperature quantum computer on your desktop - now possible.

5. Superconductors might be the best batteries out there. Simply inject a current and keep it in the coil until you need it. Previously, too costly to maintain. Now, totally feasible.

6. Your iPhone won't overheat when playing subway surfer with a youtube video in the corner anymore! Ultra-efficient computer chips will have 0 resistive losses during operation with superconductors. No need for cooling fans!!

7. And, the common ones: super-cheap MRI machines, MagLev trains everywhere, and a super efficient electric grid. Basically, this:

Een poging om hun experimenten te repliceren is al begonnen:

https://twitter.com/andrewmccalip/st...33849781202944

[patrickve]

Meestal is het probleem met supergeleiders dat ze niet tegen een hoog magnetisch veld, en dus niet tegen sterke stroom, kunnen.

Het is uiteraard fantastisch om kamertemperatuur supergeleiders te hebben, dat maakt heel wat toepassingen mogelijk, maar de toepassing van energiedistributie van het land lijkt mij altijd onrealistisch.

[vanderzapig]

Oorspronkelijk geplaatst door patrickve

Meestal is het probleem met supergeleiders dat ze niet tegen een hoog magnetisch veld, en dus niet tegen sterke stroom, kunnen.

Het is uiteraard fantastisch om kamertemperatuur supergeleiders te hebben, dat maakt heel wat toepassingen mogelijk, maar de toepassing van energiedistributie van het land lijkt mij altijd onrealistisch.

Hier is hun Ic-Hc karakteristiek:



De magnetische eigenschappen hebben ze getest op een blokje LK-99 materiaal van 46 mg. Als we 6,75 g/ml nemen (*) als soortelijk gewicht, dan is dat een kubusje met een dikte van 2 mm.

Hun Ic doorheen dat blokje is in de grootte-orde van 200 mA. Dat is een kritische stroomdichtheid Jc van 50 kA/m2.

Een supergeleider is enkel interessant indien Jc ver boven de nominale J van klassieke stroomkabels ligt.

Een AMS-620 hoogspanningskabel is 4 cm dik en kan 1000 Ampère stroomsterkte aan. Dat is bijna 800 kA/m2. 16 keer beter dan de Ic van LK-99. (Op zijn oppervlak heeft de AMS-620 dan een magnetische fluxdichtheid B van 0,01 Tesla oftewel een veldsterkte H van 100 Oersted)

Puur op basis van hun eigen rudimentaire metingen gaat dit materiaal de bestaande hoogspanningsleidingen dus nog niet snel vervangen.

(*) Hun materiaal is een 1:1 molaire verhouding van lanarkiet (6,9 g/ml) en koper(I)fosfide (6,6 g/ml).

[maddox]

Ergo, indien de resultaten herhaalbaar zijn, is er weinig toepassing voor.

[vanderzapig]

Oorspronkelijk geplaatst door maddox

Ergo, indien de resultaten herhaalbaar zijn, is er weinig toepassing voor.

Misschien in de electronica. Maar niet als vervanging van de hoogspanningslijnen.

[patrickve]

Oorspronkelijk geplaatst door vanderzapig

Puur op basis van hun eigen rudimentaire metingen gaat dit materiaal de bestaande hoogspanningsleidingen dus nog niet snel vervangen.

Dat is altijd al het geval geweest met alle gekende en verhoopte supergeleiders. Ik begrijp dus niet waarom die smoes ALTIJD weer bovengehaald wordt van "met supergeleiders gaan we die paar procentjes verlies in distributie eindelijk kwijt geraken, dat is DE toekomst".

Ik hoor dat al sinds de eerste hogere-temperatuur supergeleiders gevonden werden, en dat is gewoon de allerLAATSTE toepassing die haalbaar is.

Supergeleiders hebben enorm veel zinvolle toepassingen, maar elektriciteitsdistributie is er daar nooit een van geweest.

[patrickve]

Oorspronkelijk geplaatst door maddox

Ergo, indien de resultaten herhaalbaar zijn, is er weinig toepassing voor.

Toch wel, er zijn enorm veel toepassingen voor supergeleiders en als je die kan doen zonder koeling is dat een hele hoop ambras minder.

Extreem gevoelige magnetische sensoren bijvoorbeeld.

[Boduo]

Oorspronkelijk geplaatst door patrickve

Meestal is het probleem met supergeleiders dat ze niet tegen een hoog magnetisch veld, en dus niet tegen sterke stroom, kunnen.

Het is uiteraard fantastisch om kamertemperatuur supergeleiders te hebben, dat maakt heel wat toepassingen mogelijk, maar de toepassing van energiedistributie van het land lijkt mij altijd onrealistisch.

Supergeleiders: OK.
Kamertemperatuur: over 25 jaar.

[maddox]

Oorspronkelijk geplaatst door patrickve

Toch wel, er zijn enorm veel toepassingen voor supergeleiders en als je die kan doen zonder koeling is dat een hele hoop ambras minder.

Extreem gevoelige magnetische sensoren bijvoorbeeld.

Goed punt.

[vanderzapig]

In april dit jaar was er blijkbaar een peer reviewed publicatie in een Koreaans tijdschrift:

https://www.kci.go.kr/kciportal/land...002955269#none

De rommelige arxiv papers uit de openingspost zijn van deze maand, en één ervan zou volgens sommigen het gevolg zijn van ruzie binnen het team. Merk op hoe één van de arxiv papers slechts drie auteurs heeft. Het maximum aantal Nobel laureaten voor één ontdekking is ook drie. En in het team zijn ze met zes. Met één vervanging onderweg: Young-Wan Kwon eruit, Hyun-Tak Kim erin. Een kwaaie Kwon zou dan de 3-auteurs preprint op arxiv hebben gezet.

K-pop drama.

[vanderzapig]

Er is veel te doen rond dit filmpje dat magnetische levitatie zou moeten demonstreren van LK-99:

https://sciencecast.org/casts/suc384jly50n

Dit is ofwel:

1. Pyrolytisch grafiet in plaats LK-99. En dus fraude van één van de teamleden.
   
   
2. Effectief LK-99, maar een demonstratie van diamagnetisme ipv supergeleiding. Wat op zich al een grote ontdekking zou zijn, want tot nu toe zijn slechts twee materialen bekend die in die mate diamagnetisch zijn.
   
   
3. Effectief LK-99, en een effectieve demonstratie van het Meissner-effect agv supergeleiding.
   

[vanderzapig]

Oorspronkelijk geplaatst door vanderzapig

In april dit jaar was er blijkbaar een peer reviewed publicatie in een Koreaans tijdschrift:

https://www.kci.go.kr/kciportal/land...002955269#none

Google Translate vertaling naar Engels (bron):

https://www.docdroid.net/UiUrs8c/kci-fi002955269-1-pdf

De naam "LK-99" verwijst naar "Lee en Kim, 1999", het jaar waarin beide heren vaststelden dat één van de vele keramische mengseltjes die ze maakten interessante eigenschappen had qua magnetische susceptibiliteit.

In 2017 begonnen ze het materiaal te reproduceren. Slechts heel af en toe hadden de staaltjes de gewenste eigenschappen. En het was niet duidelijk onder welke voorwaarden.

Pas in 2020 kwam de doorbraak: indien een kwarts vacuümbuis barst bij het uit de oven halen, wordt hun materiaal op hoge temperatuur blootgesteld aan zuurstof. Dit zorgt dan blijkbaar voor de nodige veranderingen in de kristalstructuur om tot supergeleiding te komen.

Uit de vertaling:

In 1999, a new attempt was made in a simple system by selecting . The manufacturing method is to sufficiently grind the selected elements with a pestle and subdivide them into 1g each in a 10 mm diameter quartz tube, and then use a vacuum pump to keep the inside of the quartz tube in a vacuum at 10ÿ3 Torr to propane to a length of about 15 cm . Seal the quartz tube with an oxygen torch. Thereafter, the quartz tube taken out of the furnace is cooled by heating in a furnace (Furnace, A-Jeon Industrial Co. Ltd) at 900 ° C. for 24 hours, and a sample is taken. It was well ground and sampled, and the magnetic susceptibility was measured using SQUiD (Superconducting quantum used interference device, MPMS-XL, Institute of Basic Science). Magnetic Property Fig. The same results as in Fig. 3a could be confirmed, and the reproducibility of the critical temperature through repeated experiments at the time. 3b and 3c were confirmed. However, due to a manufacturing method problem, it was not possible to find even the structure of a characteristic material that appears to have a critical temperature of over 300 K, which is assumed to be in a very small amount. While studying the superconductivity phenomenon amidst continuous suspicion, in 2017, based on these data, repeated experiments were conducted in earnest, and cases where the quartz tube was destroyed due to internal pressure during rapid cooling or reaction were found. It has been discovered that an amorphous form of material of unknown origin has unique magnetic properties.

[vanderzapig]

https://nitter.net/8teAPi/status/1685641634892128256

__________________________

Ghost in The Machine

JH Kim joins the Chem Dept in Korea University in 1996, fresh faced, 24 years old.

He’s a synthesist, an experimental chemist of the old school. He believes the truth is in the making, and that you follow the truth even when it destroys your reality.

He joins a Chem Dept led by its founder TS Chair, a charismatic elder statesman, who’d expounded on an ill-received 1-dimensional superconductor theory in 1994. Lee is his fervent disciple, publishing his Masters in the same topic in 1995.

But Kim goes to work on battery materials, getting his Masters in 1997. Lee and TS Chair then persuade him to join the superconductor team for his PhD.

Hundreds of experiments follows on dozens of ceramic mixtures. In 1999, a single sample of lead apatite shows a blip on a graph. They repeat the experiment and the blip repeats in two more samples out a several dozen.

But this is too vague, could it be an error from somewhere. Kim is all too practical, he recognizes that it may lead nowhere. He backs out of pursuing the SC further and switches back to battery materials.

4 years later he completes his PhD and joins a small but globally renowned manufacturer of batteries for hearing aids.

Lee continues to pursue the SC, with him and Chair making theories on ways to narrow the search space. Lee publishes his PhD thesis in 2008 on both theory and synthesis of the SC, absorbing Kim’s work to that point.

Lee joins a small private university as an adjunct in the computer science department. He produces no research and is disinterested in teaching.

In 2008, him and Kim found Qcenter. Kim drops in now and then. Qcenter picks up run of the mill consulting work. They run some experiments, but also spend time mapping the solution space. It is a hobby.

TS Chair falls ill at the beginning of 2017. The word goes out to former students, and people begin visiting his bedside.

Chair fixes upon Lee and Kim, and tells them they have to chase down the trace of the ghost in the machine in 1999. He passes in May.

JH Kim tells Lee they need an ESR machine and SQUID machine. With a wife and son now, he can’t grind like grad school, he tells Lee to raise the money if he wants Kim full time.

Lee and TS Chair buddy Hanyang emeritus prof scrounge for dollars. They write up a proposal to Korean National Science Foundation for funds to buy an ESR, but as Lee and Kim are not published since grad school, it goes nowhere.

Kwon, a tenured professor, a stellar and credible physicist with both ESR expertise and access to a SQUID machine, gets introduced by a contact.

Kwon finds the duo amateurish, but the prospect of grant money without too much responsibility is attractive. He signs on in late 2017. He keeps his university appointment, dropping in occasionally. They buy an ESR machine.

JH Kim joins full time in early 2018.

There is immediate friction with Kwon. Kim looks for a particular signal on the ESR. Kwon, the physicist finds this theoretically unsound, they argue.

Lee, aware that the only person in the last 2 decades to come close to the ghost is Kim, runs interference between the two.

With their own ESR machine, Kim spots the 1999 trace SC in early 2018. Then Kim, grinds.

[vanderzapig]

https://nitter.net/8teAPi/status/1685641682694610946

______________________


What is a signal?

A squiggle on a chart, a faintly heard echo of something real happening.

Kim plays Marco Polo with the universe, blindfolded, calling out again and again with each experiment, listening on the ESR . Sometimes warmer, sometimes colder. He invents entire new methods of search at this point.

Theories only go so far.

One morning in 2020, just as the Covid lockdown worldwide begins, he sees a huge spike. He repeats the test and see nothing in the retest.

He goes over the methodology for the anomalous test in his lab notes. Nothing. He starts viewing the video from the lab, each sample photographed before and after it enters the furnace.

There is a crack on quartz capsule after the furnace exit. He reviews the video, and sees himself bumping his elbow against the desk after the furnace exit as he transfers the capsule to the weighing scale.

The work proceeds fast from here. Oxygen introduced at precisely the right moment changed the structure of the lead apatite crystal being formed.

Within three months they’ve isolated the ghost that had haunted the team for 20 years, and crystallized it.

You can hold it in your hand. It floats. A magical rock.

Lee is ecstatic. Kwon is dumbfounded.

They still don’t have enough money or equipment to do a full characterization. The critical temperature at which the superconductor becomes a normal rock is so high that it is outside the range of the equipment that they have at hand.

Kwon now starts theorizing from the physics angle. He doesn’t believe TS Chair’s theories explain what is happening. He understands that he has a huge lead on every other theorist, and a share of Nobel will be his, if he can figure it out. This finally puts him in direct conflict with Lee, who is the chemistry theorist of the group.

They send a paper to Nature, it gets dinged due to the Ranga Dias controversy. Kwon blames it on the 1-D theory.

The file patents, write papers. They don’t have good theories on why it works.

The process is finicky. Powders have to be mixed evenly with a mortar and pestle to get a perfectly even grain. Buy a premixed powder (wastebasket), don’t use a mortar and pestle (wastebasket), move too slowly from the furnace to the cooling station (wastebasket).

They have one guy, in the entire world, JH Kim, who can make magic floating rocks, inconsistently at that, by sharply cracking a vacuum quartz capsule at precisely the right moment after removing it from the furnace.

The problem is that you have to meet the magic rock to get converted. And during Covid, no one can in or out of Korea.

Things drag. Lee keeps the team focused on next steps, including the chemical vapor deposition that they will need to deploy the material in the electronics manufacturing stack. Kwon takes a sabbatical at the end of 2021 to focus on theorizing.

HyunTak Kim gets converted at some point. Travel reopens. HyunTak is able to replicate the production independently.

Yield is still low. Maybe one every 10 attempts is successful. They’re still short of funding they need to completely characterize the substance.

HyunTak leaves his position with Korean govt backed ETRI in Nov 2022. His theories on Metal Insulator transition make it into paper.

Kwon’s role is reduced to SQUID measurement. Kwon quarrels with the team, gets fired in March 2023.

The rest of the team soldiers on.

[vanderzapig]

Vorige week zijn wetenschappers en hobbyisten wereldwijd een wedloop gestart om de resultaten van het Koreaanse team te proberen reproduceren.

De afgelopen dagen zagen we een stroom aan haastig geschreven LK-99 papers ge-upload worden op arxiv.org.

Sommigen kunnen geen magnetische levitatie bevestigen, zoals dit team uit India.

Anderen vinden dezelfde interessante diamagnetische eigenschappen als het Koreaanse team, en maakten enkele intrigerende video's.

• "Space Cowboy" Andrew McCalip: https://nitter.net/andrewmccalip/sta...05505604734978
  
  
• Een Chinees team van de Huazhong University of Science and Technology.
  Video: https://nitter.net/Andercot/status/1686286684424691712
  Paper: https://arxiv.org/abs/2308.01516

[vanderzapig]

Heet van de naald. Een video van onbekende oorsprong op de Chinese sociale media site BiliBili:



Dit toont de heilige graal:

1. Een magnetische dipool
2. Daarboven zweeft een brokje materiaal
3. Flux pinning: het brokje vliegt niet zijwaarts weg, ook niet wanneer het een duw krijgt
4. We zien geen ijs, noch condensatie: kamertemperatuur

Hier de niet-ingezoomde video, met Chinese tekst die zou moeten zeggen dat ze het LK-99 recept hebben aangepast om tot dit resultaat te komen:

https://nitter.net/Andercot/status/1687740396691185664

Indien dit geen getrukeerde video is, dan is dit fenomeen moeilijk uit te leggen zonder supergeleiding op kamertemperatuur. Diamagnetische materialen kunnen ook blijven zweven boven een magneetveld, maar niet boven een dipool. Je moet een dambordpatroon van noord- en zuidpolen maken om ze stabiel te houden, zoals hier met een potloodvulling: